El la construcción de un alternador consiste en postes de campo colocados en el dispositivo rotativo de la máquina. Un alternador se compone de dos partes principales: un rotor y un estator. El rotor gira en el estator, y los polos de campo se proyectan en el cuerpo del rotor del alternador. Los conductores de la armadura están alojados en el estator. Una tensión alterna trifásica representada por aa, bb, cc es inducida en los conductores del inducido, lo que resulta en la generación de una tensión trifásica la energía eléctrica…. Todo moderno estaciones de generación de energía eléctrica utilizan esta tecnología para la generación de energía trifásica, y como resultado, un alternador (también conocido como generador síncrono) se ha convertido en un tema de gran importancia e interés para los ingenieros de energía.
Un alternador es básicamente un tipo de generador de CA. Los polos de campo están hechos para girar a una velocidad sincrónica Ns = 120 f/P para una efectiva generación de energía. Dónde, f significa la frecuencia de la corriente alterna y la P representa el número de polos.
En la mayoría de los casos construcción del alternadorse instala con un bobinado de armadura estacionario y un campo giratorio, a diferencia del caso de Generador de corriente continua donde la disposición es exactamente opuesta. Esta modificación se hace para hacer frente a la altísima potencia del orden de unos pocos 100 megavatios producida en un generador de CA, contrariamente a la de un generador de CC. Para acomodar una potencia tan alta, el peso y las dimensiones del conductor deben ser aumentados naturalmente para un rendimiento óptimo. Por esta razón es beneficioso reemplazar estas altas potencias bobinas de armadura por los bobinados de campo de baja potencia, que también son, en consecuencia, de mucho menor peso, reduciendo así la fuerza centrífuga necesaria para girar el rotor y permitiendo límites de velocidad más altos.
Hay principalmente dos tipos de rotores usados en la construcción de un alternador:
- Tipo de poste saliente.
- Tipo de rotor cilíndrico.
Tipo de polo saliente
El término saliente significa sobresalir o proyectar. El tipo de rotor de polo saliente se utiliza generalmente para máquinas de baja velocidad que tienen grandes diámetros y longitudes axiales relativamente pequeñas. Los polos, en este caso, están hechos de gruesas secciones de acero laminado remachadas entre sí y unidas a un rotor con la ayuda de una junta.
Un alternador como se mencionó anteriormente es el principal responsable de generación de muy alta potencia eléctrica. Para permitir eso, la entrada mecánica dada a la máquina en términos de par de rotación también debe ser muy alta. Este alto valor de par resulta en un efecto de oscilación o de caza del alternador o del generador síncrono. Para evitar que estas oscilaciones vayan más allá de los límites, el devanado de la compuerta se proporciona en las caras de los polos como se muestra en la figura.
Los bobinados de la compuerta son básicamente barras de cobre cortocircuitadas en ambos extremos se colocan en los agujeros hechos en el eje del polo. Cuando el alternador es impulsado a una velocidad constante, la velocidad relativa del devanado de amortiguación con respecto al campo principal será cero. Pero en cuanto se aleje de la velocidad sincrónica habrá un movimiento relativo entre el devanado de amortiguación y el campo principal que siempre está girando a velocidad sincrónica. Esta diferencia relativa inducirá en ellos la corriente que ejercerá un par en los polos del campo de tal manera que el alternador vuelva a funcionar a velocidad sincrónica.
La característica principal de la estructura del campo de polos tiene la siguiente característica especial-
- Tienen un gran diámetro horizontal comparado con una longitud axial más corta.
- Los zapatos de polo sólo cubren alrededor de 2/3rd de lanzamiento de poste.
- Los polos se laminan para reducir pérdida de corrientes de Foucault.
- El motor de tipo polo saliente se utiliza generalmente para operaciones de baja velocidad de alrededor de 100 a 400 rpm, y se utilizan en centrales eléctricas con turbinas hidráulicas o motores diesel.
Los alternadores de polos salientes impulsados por turbinas de agua se llaman hidroalternadores o hidrogeneradores.
Tipo de rotor cilíndrico
El rotor cilíndrico se utiliza generalmente para el funcionamiento a muy alta velocidad y se emplea en vapor impulsado por una turbina alternadores como los turbogeneradores. Las máquinas están construidas en un número de rangos desde 10 MVA hasta más de 1500 MVA. La máquina de tipo rotor cilíndrico tiene una longitud uniforme en todas las direcciones, dando una forma cilíndrica al rotor, lo que permite un corte de flujo uniforme en todas las direcciones. El rotor, en este caso, consiste en un cilindro liso y sólido de acero, que tiene varias ranuras a lo largo de su periferia exterior para alojar las bobinas de campo.
Los alternadores de rotor cilíndrico están generalmente diseñados para el tipo de 2 polos dando muy alta velocidad de
O del tipo de 4 polos corriendo a una velocidad de
Donde, f es la frecuencia de 50 Hz.
El generador síncrono de rotor cilíndrico no tiene ninguna proyección que salga de la superficie del rotor. Más bien, el área polar central está provista de ranuras para alojar los devanados de campo como podemos ver en el diagrama anterior.
Las bobinas de campo están dispuestas de tal manera alrededor de estos polos que la densidad de flujo es máxima en la línea central polar y disminuye gradualmente a medida que avanzamos hacia la periferia. El tipo de máquina de rotor cilíndrico da un mejor equilibrio y un funcionamiento más silencioso junto con menores pérdidas de viento.
